姜天凌 蘇 杰 趙 航 李志超 劉百韜 潘艷艷

(中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院，天津300074)

2008年北京奧運(yùn)會(huì)，“鳥巢”以其獨(dú)特造型蜚聲海外，該場館采用三維設(shè)計(jì)軟件CATIA搭建計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)模型，其復(fù)雜程度令人驚嘆，給很多第一次近距離接觸BIM(建筑信息模型)的國人留下深刻印象。幾年過去，BIM技術(shù)逐漸成熟，其應(yīng)用從概念階段邁向?qū)嵤瑖鴥?nèi)在這方面尚處起步，但先進(jìn)的技術(shù)和廣闊前景讓人們意識(shí)到，應(yīng)用三維設(shè)計(jì)提升競爭力，是設(shè)計(jì)公司必須經(jīng)歷的轉(zhuǎn)型。

為應(yīng)對(duì)技術(shù)革新與挑戰(zhàn)，中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院于2012年成立BIM設(shè)計(jì)研究中心，服務(wù)院內(nèi)拓展院外，涉及內(nèi)容包括方案設(shè)計(jì)、初設(shè)、施工圖等各階段，以及總承包項(xiàng)目的施工組織設(shè)計(jì)BIM等。本次蕪湖市LNG應(yīng)急氣源調(diào)峰工程(圖1)的施工圖設(shè)計(jì)過程中，以ArchiCAD為平臺(tái)，實(shí)踐三維設(shè)計(jì)軟件在市政燃?xì)忭?xiàng)目設(shè)計(jì)和施工指導(dǎo)方面的應(yīng)用，同時(shí)著重對(duì)MEP工具的應(yīng)用表現(xiàn)進(jìn)行了實(shí)踐。

1 項(xiàng)目概況

蕪湖市地處長江中下游低區(qū)，不具備城市供暖設(shè)施，近兩年天然氣取暖用戶激增，加上工業(yè)生產(chǎn)用戶增加，對(duì)冬季供氣形成巨大壓力。為保證全市天然氣安全供應(yīng)的需求，蕪湖中燃確定，建設(shè)補(bǔ)充及應(yīng)急氣源來保證冬季充足儲(chǔ)量，并在氣源緊張時(shí)投入使用，此舉對(duì)蕪湖中燃的經(jīng)營與發(fā)展、蕪湖市天然氣安全穩(wěn)定供應(yīng)都具有十分重要的意義。

圖1 廠區(qū)模型渲染圖

該項(xiàng)目應(yīng)用BIM設(shè)計(jì)，期望最大限度減少設(shè)計(jì)中管線碰撞及對(duì)接錯(cuò)誤，同時(shí)提供工程量統(tǒng)計(jì)以及用于現(xiàn)場施工與管線設(shè)備安裝的指導(dǎo)工作。

2 模型建立

ArchiCAD是一款專業(yè)的建筑三維設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)自己在二維設(shè)計(jì)中積累的經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣快速地建立三維建筑模型并自動(dòng)生成平立剖面圖，相比二維設(shè)計(jì)能夠提高效率，減少工作量，對(duì)于復(fù)雜項(xiàng)目優(yōu)勢尤為明顯。燃?xì)馐姓?xiàng)目中，建筑類單體較為簡單，多為低層建筑，少有復(fù)雜樣式，使用ArchiCAD建模及出圖完全可以應(yīng)對(duì)，甚至有些大材小用。燃?xì)馐姓?xiàng)目重點(diǎn)在于管線綜合，這方面需要用到ArchiCAD水暖電插件MEPModeller進(jìn)行管線的布設(shè)，同時(shí)通過MEP系統(tǒng)的設(shè)置將管線進(jìn)行分類，以方便后期的材料統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目中所需設(shè)備通過自定義MEP部件的方式進(jìn)行創(chuàng)建。

圖2 自動(dòng)生成的剖面圖

3 施工圖表達(dá)

ArchiCAD的特點(diǎn)是可以從模型中自動(dòng)生成平面圖及任意位置剖面圖，設(shè)計(jì)人員只需在相應(yīng)的圖紙上添加尺寸標(biāo)注和文字標(biāo)注(圖2)，非常方便，在充分的前期工作前提下，后期的出圖變得簡單快捷。

該項(xiàng)目軟件自動(dòng)生成的平面施工圖，絕大部分都能滿足工程圖紙表達(dá)要求，不滿足的情況包括分層的管線，當(dāng)其水平投影相重疊時(shí)，其平面圖顯示亦重疊，無法像二維設(shè)計(jì)中一樣添加打斷線，解決方法之一是使用工作圖工具，斷開圖紙和模型間的關(guān)聯(lián)來進(jìn)行自由編輯，缺點(diǎn)是一旦模型發(fā)生更改，圖紙無法聯(lián)動(dòng)更新，故不推薦。該項(xiàng)目中采用的解決方法是在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)添加3D文檔(圖3)，用于輔助平面圖表達(dá)。

4 材料統(tǒng)計(jì)

圖3 3D文檔實(shí)例

圖4 材料統(tǒng)計(jì)EXCEL表單

ArchiCAD的清單功能可以自動(dòng)生成模型元素統(tǒng)計(jì)表，通過對(duì)清單方案的設(shè)置，可以自定義顯示模型元素的相關(guān)參數(shù)。具體到MEP部件，由于是分類建模，在統(tǒng)計(jì)時(shí)也需分類篩選統(tǒng)計(jì)，即直管段、彎頭、三通、閥門等各生成相應(yīng)統(tǒng)計(jì)表。還可以將軟件生成的統(tǒng)計(jì)表導(dǎo)入EXCEL，配合篩選和分段求和等函數(shù)命令，可以方便的實(shí)現(xiàn)依區(qū)域和設(shè)備的組合式統(tǒng)計(jì)，不同類別、規(guī)格管線的分類統(tǒng)計(jì)(圖4)等。

5 管線綜合

燃?xì)馐姓?xiàng)目工藝管線繁多、排布緊湊、交錯(cuò)頻繁，二維施工圖設(shè)計(jì)中極易出現(xiàn)管線碰撞，通過使用MEP插件構(gòu)建全工藝管線，可以對(duì)管線之間的關(guān)系做到全面清晰地把握。三維模型對(duì)于復(fù)雜的管線綜合協(xié)調(diào)及解決局部空間的碰撞沖突方面起到很大的輔助作用。如圖5所示，狹窄空間內(nèi)處理好各專業(yè)管線的空間布置關(guān)系以及轉(zhuǎn)彎處標(biāo)高的相互協(xié)調(diào)，如果沒有三維模型的直觀性的幫助，將是一件十分頭疼的事情。

6 設(shè)計(jì)展示

ArchiCAD強(qiáng)大的三維展示功能，除了表現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段可以實(shí)時(shí)查看三維模型外，軟件還可以通過虛擬建筑漫游(VBE)插件，生成一個(gè)exe文件，通過郵件發(fā)送給甲方和施工單位，這樣客戶無需安裝軟件，就可以在終端設(shè)備上自由漫游瀏覽項(xiàng)目3D模型，還可以操作相關(guān)圖層的打開和關(guān)閉，甚至可以讀取管道、設(shè)備信息及平面測量等操作。

7 施工配合

三維輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用，在設(shè)計(jì)階段杜絕了可能在施工過程中發(fā)生的碰撞問題，有效提高工作效率，降低變更成本，同時(shí)，三維模型生動(dòng)的圖紙表達(dá)方式，使得施工人員在遇到復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)時(shí)，不必再糾結(jié)于傳統(tǒng)的二維圖紙，通過三維視圖的任意抽取，可以直觀地進(jìn)行溝通。圖6中所示，為蕪湖項(xiàng)目三維建筑信息模型與項(xiàng)目施工現(xiàn)場的對(duì)比，“真實(shí)”的模型使得與施工的配合變得容易，用于施工指導(dǎo)工作，得到了業(yè)主和施工單位的稱贊。

8 結(jié)語

圖6 信息模型(左)與施工現(xiàn)場(右)對(duì)比

將三維設(shè)計(jì)手段引入燃?xì)馐姓?xiàng)目是一項(xiàng)嶄新的嘗試，一方面，BIM技術(shù)出色的展示效果，全新的出圖、統(tǒng)計(jì)方式，以及能夠在設(shè)計(jì)階段杜絕錯(cuò)漏碰缺，是其不可被否認(rèn)的優(yōu)勢;另一方面，缺少相應(yīng)行業(yè)設(shè)備圖庫，自行創(chuàng)建設(shè)備較為耗時(shí)，影響設(shè)計(jì)效率，同時(shí)由于圖紙自動(dòng)生成，在表達(dá)上與常規(guī)二維設(shè)計(jì)也存在差異，但目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

無規(guī)矩不成方圓，要推進(jìn)燃?xì)馐姓袠I(yè)的三維設(shè)計(jì)應(yīng)用，下一步需要完善的，是行業(yè)三維圖庫的建立，以及行業(yè)三維制圖標(biāo)準(zhǔn)的建立。

[1]范重，劉先明，范學(xué)偉等.國家體育場大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2007，28(2):1-16.

[2]樊宏欽，郭紅領(lǐng)，金志剛，李恒.BIM技術(shù)應(yīng)用的機(jī)遇和挑戰(zhàn):香港建筑業(yè)實(shí)踐情況[J].土木工程建筑信息技術(shù)，2010，2(3):58-65.

[3]GRAPHISOFT中國區(qū).GRAPHISOFT ArchiCAD基礎(chǔ)應(yīng)用指南.同濟(jì)大學(xué)出版社，2013

[4]GRAPHISOFT中國區(qū).GRAPHISOFT ArchiCAD高級(jí)應(yīng)用指南.同濟(jì)大學(xué)出版社，2013

[5]楊遠(yuǎn)豐.ArchiCAD施工圖技術(shù).中國建筑工業(yè)出版社，2012